Диссертация (1097714), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Спектр интерметаллида FeAl2,имеющий структуру типа hP(образуется при 65.5<xAl<67 ат.% и температуре 1154 С– дублет с параметрами ∆=0.47 мм/си δ=-0.30 мм/с.Равновесная диаграмма состояния Fe-Gaподобна диаграмме cистемы Fe-Al. Онахарактеризуется существованием широкой области (до 25% (ат) Ga ) о.ц.к. твердого растворагаллия в железе α-Fe(Ga), являющегося стабильной фазой, как в разупорядоченном(структура типа А2), так и в упорядоченном (тип В2 и DO3)) состояниях. В полностьюразупорядоченном твердом растворе α-Fe(Ga) (А2) распределение атомов Ga и Fe являетсястатистическим.
В этом случае мессбауэровский спектр будет представлять собой наборэффективных магнитных сверхтонких полейР(Нэфф), соответствующих различномуокружению атомов железа [216-217 ].В случае упорядоченных структур позиции атомов галлия и железа в элементарнойячейке хорошо различимы. Совершенная DO3 структура возможна только в случае составаFe75Ga25 , в ней различают два неэквивалентных положения в решетке (А и D) (две70компоненты мессбауэровского спектра НАэфф=207 кЭ, δ=0,27 мм/с, НDэфф=316 кЭ, δ=0,13мм/с).Таблица 2.5. Мессбауэровские и магнитные параметры некоторых соединений системы Fe-Al и FeGaпри Т=300 К.ФазаСтруктурные характеристикиTКюри,СМессбауэровские параметрыHэфф,кЭδ, мм/с5252070,273160,132050.183120.282580.181630.33-0.251370.370.161090.37-0.191240.33-0.07Fe3-xGaxO40.340.65Ga2-x Fex O30.361.02Fe(Ga) упорядоченныйКристалллическаяструктураПараметры решетки, нмоцкТипмагнетикаФерро-твердый раствор, DO3Fe3GaFe3GaDO₁₉ (гцкФерро-424LI₂гцкФерро-FeGa3тетрагонДиамагн-Fe3Ga4тетрагМета-424Fe(Al)cP2 (CsCl2.909Ферро-326Fe3AlcF16 (5.7923Ферро-3040.062810.072540.112150.18Fe2Al5гексагон.7.675FeAl2hP14.613куб.,херци8.162FeAl2O4AlFeO3:орторомб15.4896.408.083∆Е, мм/с4.203Пара--0.190.4314.01Пара--0.300.470.92.180.881.610.910.950.470.360.320.660.110.6612.47Ферри-При концентрациях Fe100-YGaY (Y<25ат%) не существует вероятности для совершеннойупорядоченной структуры, т.к.
количество атомов железа в избытке, а количество атомовгаллия меньше, чем необходимо. Поэтому, полагают, что «максимально упорядоченная»структура, в которой атомы галлия всегда локализованы в правильных положениях,иположения галлия, которые не могут быть заняты атомами галлия будут заполнятьсяатомами железа.71Предельная растворимость Ga в α-Fe в равновесном состоянии равна 35 %(ат.) притемпература 1037ᵒС, а растворимость Fe в Ga в твёрдом состоянии незначительна.Мессбауэровские параметры фаз -Fe3Ga4(моноклинная и метамaгнитная, температураобразования 915ᵒС), FeGa3 (диамагнитная, температура образования 824ᵒС) представлены втаблице 2.5.Интерметаллическое соединение Fe3Ga4, элементарная ячейка которогосодержит 18 атомов железа, занимающих четыре неэквивалентных положения, представляетсобой суперпозицию четырех секстетов с величинами эффективных полей H1=163 δ1 =0.33,∆1= -0.25, , H2=137, δ 2=0.37, ∆2= 0.16, H3=109, δ3 =0.37, ∆3= -0.19, H4=124 кЭ.
δ 4=0.33, ∆4= 0.07. Мессбауэровский спектр диамагнитной фазы FeGa3, образующейся по перетектическойреакции при температуре 824 Cᵒ, представлен дублетом с изомерным сдвигом δ=0,28 мм/с иквадрупольным расщеплением Δ=0,38 мм/с.Согласно диаграмме, фаза твердого раствора – α1 - при температуре около 680ᵒС и 27,5%(ат.) Ga превращается в ферромагнитное соединение Fe3Ga, имеющее две полиморфныхупорядоченных структуры: DO19 (гексагональная) и L12 (г.ц.к.) (<H>=258 кЭ, δ=0.18 мм/с).Переход происходит при температурах в интервале от 605 до 619 ᵒС. Переходы от LI2 к DO19и от α1являются превращениями первого порядка (непрерывными) и сопровождаетсяуменьшением объема и увеличением содержания тепла.
Фаза DO3 со структурой Fe3Alсуществует в температурном интервале 674-588ᵒС при концентрациях 22,8 – 26% (ат.) Ga.Этафазанестабильнапоотношениюкструктуре DO19 в богатой Ga области.Что касается магнитных свойств сплавовсистемы Fe-Ga, то по литературным данным всеинтерметаллическиеисключениемсоединения,FeGa3,захарактеризуютсяферромагнитными свойствами при комнатнойтемпературе.метамагнитной.ФазаFe4Ga4Приболееявляетсявысокихтемпературах фазы становятся парамагнитнымии имеют положительные значения температурыКюри.Равновесная диаграмма состояния железоцирконийотноситсяктипудиаграммссужающейся гамма областью и характеризуетсяРисунок 2.19 Диаграмма состояния FeZr [208 ]72существованием четырех фаз, а именно: Fe3Zr c изотипической Mn23Th6 гцк структурой,Fe2ZrявляющейсяфазойобъемноцентрированнойЛавесасгцктетрагональнойструктуройструктуройрастворимость Zr в гамма железе составляет 0.2%типатипаMnCu2;Al2Cu.FeZr2cМаксимальнаяпри температурах 1353 и 925 С.Растворимость Zr в альфа железе в интервале температур 600-900 С составляет от 0.044 до0.160 ат.%.
Растворимость Fe в α-Zr уменьшается от (0.015%) при 943 К до 0.004 при 713 К.Таблица 2.6. Структурные и мессбауэровские параметры фаз системы Fe-Zr по данным работ [218225 ]ФазаСтруктура, параметрырешетки, ÅFe3ZrГЦК структура типаМессбауэровские параметрыΔЕ, мм/сδ, мм/cH1=1800,48-0,19H2=2240,27-0,19Hэфф ,кЭ2,90Ti6Mn23H1=180H2=224H3=241Fe2ZrФаза Лавеса7,07Структура типа MgCu2Zr(Fe)Твердый растворFeZr2ГЦК типа NiTi2 --0.097а = 6,390.24-0.151c = 5,60Орторомбическаяa = 3,3260.91-0.319(Re3B)b = 10,9881.12-0.290Fe(3+) in ZrO20.800.33Fe(2+) in ZrO20.850.94α – Zr(Fe)0.32-0.070.94(300K)-0.46(300K)0.47(300K)-0.11(300)FeZr3c = 8,807Zr3FeOxoC16a = 3.32Cmcmb = 11.11BRe3c = 8.72Zr3Fe0.6Мессбауэровские параметры кристаллических фаз представлены в таблице 2.6.Стабильная при комнатной температуре фаза Zr3Fe образуется после высокотемпературногоотжига 1100-1200 К и имеет орторомбическую структуру типа Re3B с а-3,326 А, в=10.988 А,с=8,807 А.
Атомы железа в структуре имеют только одно положение и 6 атомов Zr в качествеближайших соседей.Фаза Zr2Fe имеет структуру типа CuAl2 (тетрагональную, типа C16) с параметрамикристаллической решетки a=6,39А, c=5,60 А, c/a=0,88. В этой структуре только одноположение атомов Fe c 8 атомами Zr (удаленными на 2,75 А) и 2 атомами Fe(удаленными на2,80 А) в качестве ближайших соседей. Атомы Zr имеют ближайшими соседями 11 атомов Zr73и 4 атома Fe.Расстояние между атомами Fe-Zr (2,75 A) меньше, чем сумма металлическихрадиусов(2,87А),чтоуказываетназначительное,относящеесякпритяжению,взаимодействие между разноименными атомами.
Соединение ZrFe2 ферромагнитно при 300К (Тс-630 К) и обладает структурой типа С15, а=7,073 А. Железо занимает однокристаллографическое положение с 6 атомами Zr (удаленными на 2,93 А) и 6 атомами Fe(удаленными на 2,49 А) в качестве ближайших соседей . Область гомогенности ZrFe2смещена относительно «стехиометрического» состава.§2.14. Возможности мессбауэровской спектроскопии при исследованиижелезосодержащих многофазных, многокомпонентных и наноструктурныхсистемК возможностям мессбауэровской спектроскопии, связанными с поиском корреляцийпараметров сверхтонких взаимодействий, выявляемых из мессбауэровского спектра, слокальными и интегральными характеристиками атомной, кристаллической, магнитной иэлектронной структур в технологии композитных материалов можно отнести :1)Количественный и качественный фазовый анализ путем модельной расшифровкиспектра.
При количественном фазовом анализе разрешение составляет 1-2% . Спектрполикристаллической фазы определенного состава с размером зерна >100 нм уникален,имеетсвоисобственныесверхтонкиепараметры,обусловленныесверхтонкимивзаимодействиями ядер Fe с его окружением в структуре.2)Определение валентного и спинового состояния железа в соединениях и степенизаселенности неэквивалентных положений в решетке соединения, эффекты катионногозамещения3)Определение концентрации твердых растворов4)Определение магнитного состояния фаз, температур магнитных фазовых переходов,ориентации магнитного момента.5) Определение атомного упорядочения, в том числе в фазах переменного состава.6) выявление эффектов аморфизации7) Оценка распределения по размерам частиц, определение времен релаксациимагнитных моментов74вкладов8)Разделениезернограничныхобластейнаноразмерногозернаприидостижениисостояния,выявлениеинтерфейсных областей в нанокристаллическихконсолидированных системах9)Оценка силы связей в гибридных икомпозитных системах.10)возможностьфазовыхнаблюденияпревращенийпо«insitu»изменениюсверхтонких параметров спектра11) неразрушающий анализ материала, втом числе послойныйУчитываямногообразиефизико-химическихнаблюдаемыхпроцессоввреакцияхмежду компонентыми, сопровождающих синтезновыхматериалов,включаямногофункциональные, возможность изучениялокальной структуры на каждом этапе синтезаметодом мессбауэровской спектроскопии как настадиях порошкового прекурсора, так и стадияхполучениякомпозитногоматериала,комплексноучитыватьпозволяющееособенности исходной структуры реальнойпорошковой смеси и возможные физическиемеханизмы тепло- и массопереноса, фазовыхпереходов,релаксацииобеспечивающиенапряженийэволюциюит.п.,структурно-фазового, теплофизического и реакционногосостояния материала на всех этапах синтеза,является практически значимой задачей дляобеспечениясовершенствованияновых материалов итехнологийразвития современногоматериаловедения.СистематизациявозможныхРисунок2.20.Характерныемессбауэровскиеспектрыкрупнокристаллического α-Fe (a),твердого раствора α-(Fe,Мe) (б) ,нанокристаллического композитаα-Fe/Fe3Ме (в) , аморфного сплаваFeМе (г), нанокристаллического αFе (д), поверхности нч Fe (е),суперапарамагнитныхчастицжелеза разной дисперсности; Feграфит.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
